]> www.wagner.pp.ru Git - openssl-gost/engine.git/blob - README.gost
Added CBC mode for gost and contril command to set size of MAC (from 1 to 8 bytes)
[openssl-gost/engine.git] / README.gost
1 GOST ENGINE
2
3 This engine provides implementation of Russian cryptography standard.
4 This is also an example of adding new cryptoalgorithms into OpenSSL
5 without changing its core. If OpenSSL is compiled with dynamic engine
6 support, new algorithms can be added even without recompilation of
7 OpenSSL and applications which use it.
8
9 ALGORITHMS SUPPORTED
10
11 GOST R 34.10-94 and GOST R 34.10-2001 - digital signature algorithms.
12    Also support key exchange based on public keys. See RFC 4357 for
13    details of VKO key exchange algorithm. These algorithms use
14    256 bit private keys. Public keys are 1024 bit for 94 and 512 bit for
15    2001 (which is elliptic-curve based). Key exchange algorithms
16    (VKO R 34.10) are supported on these keys too.
17    
18 GOST R 34.11-94  Message digest algorithm. 256-bit hash value
19
20 GOST 28147-89 - Symmetric cipher  with 256-bit key. Various modes are
21    defined in the standard, but only CFB and CNT modes are implemented
22    in the engine. To make statistical analysis more difficult, key
23    meshing is supported (see RFC 4357).
24
25 GOST 28147-89 MAC mode. Message authentication code. While most MAC
26     algorithms  out there are based on hash functions using HMAC
27         algorithm, this algoritm is based on symmetric cipher. 
28         It has 256-bit symmetric key and only 32 bits of MAC value
29         (while HMAC has same key size and value size). 
30
31         Really, this algorithm supports from 8 to 64 bits of the MAC value
32
33         It is implemented as combination of EVP_PKEY type and EVP_MD type.
34
35 USAGE OF THESE ALGORITHMS
36
37 This engine is designed to allow usage of this algorithms in the
38 high-level openssl functions, such as PKI, S/MIME and TLS.
39
40 See RFC 4490 for S/MIME with GOST algorithms and RFC 4491 for PKI.
41 TLS support is implemented according IETF
42 draft-chudov-cryptopro-cptls-03.txt and is compatible with
43 CryptoPro CSP 3.0 and 3.6 as well as with MagPro CSP. 
44 GOST ciphersuites implemented in CryptoPro CSP 2.0 are not supported
45 because they use ciphersuite numbers used now by AES ciphersuites.
46
47 To use the engine you have to load it via openssl configuration
48 file. Applications should read openssl configuration file or provide
49 their own means to load engines. Also, applications which operate with
50 private keys, should use generic EVP_PKEY API instead of using RSA or
51 other algorithm-specific API.
52
53 CONFIGURATION FILE
54
55 Configuration file should include following statement in the global
56 section, i.e. before first bracketed section header (see config(5) for details)
57
58    openssl_conf = openssl_def
59
60 where openssl_def is name of the section in configuration file which
61 describes global defaults.
62
63 This section should contain following statement:
64
65    [openssl_def]
66    engines = engine_section
67
68 which points to the section which describes list of the engines to be
69 loaded. This section should contain:
70
71         [engine_section]
72         gost = gost_section
73
74 And section which describes configuration of the engine should contain
75
76         [gost_section]
77         engine_id = gost
78         dynamic_path = /usr/lib/ssl/engines/libgost.so
79         default_algorithms = ALL
80         CRYPT_PARAMS = id-Gost28147-89-CryptoPro-A-ParamSet
81
82 Where engine_id parameter specifies name of engine (should be "gost").
83 dynamic_path is a location of the loadable shared library implementing the
84 engine. If the engine is compiled statically or is located in the OpenSSL
85 engines directory, this line can be omitted. 
86 default_algorithms parameter specifies that all algorithms, provided by
87 engine, should be used.
88
89 The CRYPT_PARAMS parameter is engine-specific. It allows the user to choose
90 between different parameter sets of symmetric cipher algorithm. RFC 4357
91 specifies several parameters for the GOST 28147-89 algorithm, but OpenSSL
92 doesn't provide user interface to choose one when encrypting. So use engine
93 configuration parameter instead.
94
95 Value of this parameter can be either short name, defined in OpenSSL
96 obj_dat.h header file or numeric representation of OID, defined in RFC
97 4357. 
98
99 USAGE WITH COMMAND LINE openssl UTILITY
100
101 1. Generation of private key
102
103         openssl genpkey -algorithm gost2001 -pkeyopt paramset:A -out seckey.pem
104
105   Use -algorithm option to specify algorithm.
106   Use -pkeyopt option to pass paramset to algorithm. The following paramsets
107   are supported by 
108         gost94: 0,A,B,C,D,XA,XB,XC
109         gost2001: 0,A,B,C,XA,XB
110   You can also use numeric representation of OID as to destinate
111   paramset.
112
113   Paramsets starting with X are intended to use for key exchange keys.
114   Paramsets without X are for digital signature keys.
115
116   Paramset for both algorithms 0 is the test paramset which should be used
117   only for test purposes.
118
119 There are no algorithm-specific things with generation of certificate
120 request once you have a private key.
121
122 2. Generation of certificate request along with private/public keypar
123
124    openssl req -newkey gost2001 -pkeyopt paramset:A
125
126    Syntax of -pkeyopt parameter is identical with genpkey command.
127
128    You can also use oldstyle syntax -newkey gost2001:paramfile, but in
129    this case you should create parameter file first. 
130
131    It can be created with
132
133    openssl genpkey -genparam -algorithm gost2001 -pkeyopt paramset:A\
134       -out paramfile.
135
136 3. S/MIME operations
137
138 If you want to send encrypted mail using GOST algorithms, don't forget
139 to specify -gost89 as encryption algorithm for OpenSSL smime command.
140 While OpenSSL is clever enough to find out that GOST R 34.11-94 digest
141 must be used for digital signing with GOST private key, it have no way
142 to derive symmetric encryption algorithm from key exchange keys.
143
144 4. TLS operations
145
146 OpenSSL supports all four ciphersuites defined in the IETF draft.
147 Once you've loaded GOST key and certificate into your TLS server,
148 ciphersuites which use GOST 28147-89 encryption are enabled.
149
150 Ciphersuites with NULL encryption should be enabled explicitely if
151 needed.
152
153 GOST2001-GOST89-GOST89 Uses GOST R 34.10-2001 for auth and key exchange
154                 GOST 28147-89 for encryption and GOST 28147-89 MAC
155 GOST94-GOST89-GOST89 Uses GOST R 34.10-94 for auth and key exchange
156                 GOST 28147-89 for encryption and GOST 28147-89 MAC
157 GOST2001-NULL-GOST94 Uses GOST R 34.10-2001 for auth and key exchange,
158         no encryption and HMAC, based on GOST R 34.11-94
159 GOST94-NULL-GOST94 Uses GOST R 34.10-94 for auth and key exchange,
160         no encryption and HMAC, based on GOST R 34.11-94
161
162 Gost 94 and gost 2001 keys can be used simultaneously in the TLS server.
163 RSA, DSA and EC keys can be used simultaneously with GOST keys, if
164 server implementation supports loading more than two private
165 key/certificate pairs. In this case ciphersuites which use any of loaded
166 keys would be supported and clients can negotiate ones they wish.
167
168 This allows creation of TLS servers which use GOST ciphersuites for
169 Russian clients and RSA/DSA ciphersuites for foreign clients.
170
171 5. Calculation of digests and symmetric encryption
172  OpenSSL provides specific commands (like sha1, aes etc) for calculation
173  of digests and symmetric encryption. Since such commands cannot be
174  added dynamically, no such commands are provided for GOST algorithms.
175  Use generic commands 'dgst' and 'enc'.
176
177  Calculation of GOST R 34.11-94 message digest
178
179  openssl dgst -md_gost94 datafile
180
181  Note that GOST R 34.11-94 specifies that digest value should be
182  interpreted as little-endian number, but OpenSSL outputs just hex dump
183  of digest value.
184
185  So, to obtain correct digest value, such as produced by gostsum utility
186  included in the engine distribution, bytes of output should be
187  reversed.
188  
189  Calculation of HMAC based on GOST R 34.11-94
190
191  openssl dgst -md_gost94 -mac hmac -macopt key:<32 bytes of key> datafile
192   
193   (or use hexkey if key contain NUL bytes)
194  Calculation of GOST 28147 MAC
195
196  openssl dgst -mac gost-mac -macopt key:<32 bytes of key> datafile
197
198  Note absence of an option that specifies digest algorithm. gost-mac
199  algorithm supports only one digest (which is actually part of
200  implementation of this mac) and OpenSSL is clever enough to find out
201  this.
202
203  Following mac options are supported:
204
205  key:(32 bytes of key)
206
207  hexkey:(64 hexadecimal digits of key)
208
209  Engine support calculation of mac with size different from default 32
210  bits. You can set mac size to any value from 1 to 8 bytes using
211
212  -sigopt size:(number from 1 to 8 - mac size in bytes)
213
214  (dgst command uses different EVP_PKEY_CTX for initialization and for
215   finalization of MAC. Option of first are set via -macopt, and for
216   second via -sigopt. Key should be set during initialization and size
217   during finalization. If you use API functions
218   EVP_DigestSignInit/EVP_DigestSignFinal, you can set both options at
219   the same time).
220
221  Encryption with GOST 28147 CFB mode
222  openssl enc -gost89 -out encrypted-file -in plain-text-file -k <passphrase>  
223  Encryption with GOST 28147 CNT mode
224  openssl enc -gost89-cnt -out encrypted-file -in plain-text-file -k <passphrase>
225  Encryption with GOST 28147 CBC mode
226  openssl enc -gost89-cbc -out encrypted-file -in plain-text-file -k <passphrase>
227
228 6. Encrypting private keys and PKCS12
229
230 To produce PKCS12 files compatible with MagPro CSP, you need to use
231 GOST algorithm for encryption of PKCS12 file and also GOST R 34.11-94
232 hash to derive key from password.
233
234 openssl pksc12 -export -inkey gost.pem -in gost_cert.pem -keypbe gost89\
235    -certpbe gost89 -macalg md_gost94
236  
237 7. Testing speed of symmetric ciphers.
238    
239 To test performance of GOST symmetric ciphers you should use -evp switch
240 of the openssl speed command. Engine-provided ciphers couldn't be
241 accessed by cipher-specific functions, only via generic evp interface
242
243  openssl speed -evp gost89
244  openssl speed -evp gost89-cnt
245  openssl speed -evp gost89-cbc
246
247
248 PROGRAMMING INTERFACES DETAILS
249
250 Applications never should access engine directly. They only use provided
251 EVP_PKEY API. But there are some details, which should be taken into
252 account.
253
254 EVP provides two kinds of API for key exchange:
255
256 1. EVP_PKEY_encrypt/EVP_PKEY_decrypt functions, intended to use with
257         RSA-like public key encryption algorithms
258
259 2. EVP_PKEY_derive, intended to use with Diffie-Hellman-like shared key
260 computing algorithms.
261
262 Although VKO R 34.10 algorithms, described in the RFC 4357 are
263 definitely second case, engine provides BOTH API for GOST R 34.10 keys.
264
265 EVP_PKEY_derive just invokes appropriate VKO algorithm and computes
266 256 bit shared key. VKO R 34.10-2001 requires 64 bits of random user key
267 material (UKM). This UKM should be transmitted to other party, so it is
268 not generated inside derive function.
269
270 It should be set by EVP_PKEY_CTX_ctrl function using
271 EVP_PKEY_CTRL_SET_IV command after call of EVP_PKEY_derive_init, but
272 before EVP_PKEY_derive.
273         unsigned char ukm[8];
274         RAND_bytes(ukm,8);
275    EVP_PKEY_CTX_ctrl(ctx, -1, EVP_PKEY_OP_DERIVE, 8, ukm)
276
277 EVP_PKEY_encrypt encrypts provided session key with VKO shared key and
278 packs it into GOST key transport structure, described in the RFC 4490.
279
280 It typically uses ephemeral key pair to compute shared key and packs its
281 public part along with encrypted key. So, for most cases use of 
282 EVP_PKEY_encrypt/EVP_PKEY_decrypt with GOST keys is almost same as with
283 RSA.
284
285 However, if peerkey field in the EVP_PKEY_CTX structure is set (using
286 EVP_PKEY_derive_set_peerkey function) to EVP_PKEY structure which has private
287 key and uses same parameters as the public key from which this EVP_PKEY_CTX is
288 created, EVP_PKEY_encrypt will use this private key to compute shared key and
289 set ephemeral key in the GOST_key_transport structure to NULL. In this case
290 pkey and peerkey fields in the EVP_PKEY_CTX are used upside-down.
291
292 If EVP_PKEY_decrypt encounters GOST_key_transport structure with NULL
293 public key field, it tries to use peerkey field from the context to
294 compute shared key. In this case peerkey field should really contain
295 peer public key.
296
297 Encrypt operation supports EVP_PKEY_CTRL_SET_IV operation as well.
298 It can be used when some specific restriction on UKM are imposed by
299 higher level protocol. For instance, description of GOST ciphersuites
300 requires UKM to be derived from shared secret. 
301
302 If UKM is not set by this control command, encrypt operation would
303 generate random UKM.
304
305
306 This sources include implementation of GOST 28147-89 and GOST R 34.11-94
307 which are completely indepentent from OpenSSL and can be used separately
308 (files gost89.c, gost89.h, gosthash.c, gosthash.h) Utility gostsum (file
309 gostsum.c) is provided as example of such separate usage. This is
310 program, simular to md5sum and sha1sum utilities, but calculates GOST R
311 34.11-94 hash.
312
313 Makefile doesn't include rule for compiling gostsum.
314 Use command
315
316 $(CC) -o gostsum gostsum.c gost89.c gosthash.c
317 where $(CC) is name of your C compiler.
318
319 Implementations of GOST R 34.10-xx, including VKO algorithms heavily
320 depends on OpenSSL BIGNUM and Elliptic Curve libraries.
321
322